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KR102459306B1 - Method and Apparatus for Security Based on Physical Unclonable Function Using Reliability - Google Patents

Method and Apparatus for Security Based on Physical Unclonable Function Using Reliability Download PDF

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KR102459306B1
KR102459306B1 KR1020220067176A KR20220067176A KR102459306B1 KR 102459306 B1 KR102459306 B1 KR 102459306B1 KR 1020220067176 A KR1020220067176 A KR 1020220067176A KR 20220067176 A KR20220067176 A KR 20220067176A KR 102459306 B1 KR102459306 B1 KR 102459306B1
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KR
South Korea
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reliability
value
signal
voltage
security
Prior art date
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Active
Application number
KR1020220067176A
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Korean (ko)
Inventor
박아란
이규호
장우현
이중희
최지원
김범중
이형규
Original Assignee
엘아이지넥스원 주식회사
고려대학교 산학협력단
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Filing date
Publication date
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    • H04L9/3278—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials using challenge-response using physically unclonable functions [PUF]

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Abstract

신뢰도를 이용한 물리적 복제방지 기능 기반의 보안 장치 및 그를 위한 방법을 개시한다.
본 발명의 실시예에 따른 보안 장치는, 제1 전압을 출력하는 제1 전압 출력부; 제2 전압을 출력하는 제2 전압 출력부; 및 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압의 차이를 이용하여 보안 신호 및 신뢰도 신호를 생성하고, 상기 신뢰도 신호의 신뢰도값에 따라 최종 보안 신호를 출력하는 보안 신호 처리부를 포함할 수 있다. Disclosed are a security device based on a physical copy protection function using reliability and a method therefor.
A security device according to an embodiment of the present invention includes: a first voltage output unit for outputting a first voltage; a second voltage output unit for outputting a second voltage; and a security signal processing unit generating a security signal and a reliability signal by using a difference between the first voltage and the second voltage, and outputting a final security signal according to a reliability value of the reliability signal.

Description

신뢰도를 이용한 물리적 복제방지 기능 기반의 보안 장치 및 그를 위한 방법{Method and Apparatus for Security Based on Physical Unclonable Function Using Reliability}A security device based on physical copy protection using reliability and a method therefor

본 발명은 신뢰도를 이용한 물리적 복제방지 기능 기반의 보안 장치 및 그를 위한 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a security device based on a physical copy protection function using reliability and a method therefor.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The content described in this section merely provides background information on the embodiments of the present invention and does not constitute the prior art.

물리적 복제방지 기능(PUF: Physical Unclonable Function)은 자연적인 변이(variation)를 이용하여 난수를 발생시키는 회로이다. 논리적으로는 동일한 회로이지만 변이 때문에 전기적인 특성이 조금씩 달라지는 현상을 이용한다. 여기서, 전기적인 특성이 조금씩 달라지는 현상은 변이를 완벽히 통제할 수 없기 때문에 발생하는 현상을 의미한다. 따라서, 회로를 복제하더라도 통제할 수 없는 변이 때문에 완벽히 동일한 출력을 얻을 수 없게 된다.A physical unclonable function (PUF) is a circuit that generates random numbers using natural variations. It is logically the same circuit, but uses the phenomenon that electrical characteristics are slightly different due to variation. Here, the phenomenon in which the electrical characteristics are slightly changed means a phenomenon that occurs because the change cannot be completely controlled. Therefore, even if you duplicate the circuit, you will not get the exact same output because of the uncontrollable variation.

물리적 복제방지 기능(PUF) 기반의 장치는 복제 불가능한 성질 때문에 보안에 활용도가 높다. 예를 들어, 물리적 복제방지 기능(PUF) 기반의 장치는 완전 난수 생성기(true random number generator), 인증을 위한 식별자 생성, 암호키 생성 등에 활용될 수 있다. Physical copy protection (PUF)-based devices are highly useful for security due to their non-copyable nature. For example, a device based on a physical copy protection function (PUF) may be utilized as a true random number generator, generating an identifier for authentication, generating an encryption key, and the like.

물리적 복제방지 기능(PUF) 기반의 장치는 보안 신호를 생성 시 난수 생성에 활용할 때는 문제 없으나, 식별자, 암호키 생성에 활용하려면 같은 회로에서 항상 같은 출력이 생성되어야 한다. 만약, 한 비트라도 다른 값이 생성되면 식별자나 암호키가 달라져서 정상적인 회로임에도 인증에 실패하는 문제가 생긴다.A device based on physical copy protection function (PUF) has no problem when using it to generate a random number when generating a security signal. If a different value is generated even for one bit, the identifier or encryption key is different, so there is a problem that authentication fails even though it is a normal circuit.

즉, 물리적 복제방지 기능(PUF) 기반의 장치는 미세한 환경 변화에도 영향을 받기 때문에 같은 회로라도 항상 같은 값을 보장하기 어렵다는 문제점이 있다. 기존의 연구에서는 오류 정정 코드(ECC: Error Correction Code)를 사용하여 달라진 값을 복구하는 방식을 사용하였다. That is, a device based on a physical copy protection function (PUF) has a problem in that it is difficult to always guarantee the same value even with the same circuit because it is affected even by minute environmental changes. In the previous study, a method of recovering the changed value using an error correction code (ECC) was used.

하지만, 오류 정정 코드 기반의 방식은 물리적 복제방지 기능(PUF) 기반의 장치에서 얼마나 많은 에러가 발생할지에 대한 예측이 어렵고, 복구 가능한 비트의 수를 늘리기 위해서 복잡한 오류 정정 코드를 사용해야 한다. 또한, 오류 정정 코드 기반의 방식은 후처리를 수행하기 위하여 고성능 및 고사양의 하드웨어가 필요함에 따라 구현을 위한 비용이 증가하게 되는 문제점이 있다.However, in the error correction code-based method, it is difficult to predict how many errors will occur in a device based on a physical copy protection function (PUF), and a complex error correction code must be used to increase the number of recoverable bits. In addition, the error correction code-based method has a problem in that the implementation cost increases as high-performance and high-specification hardware is required to perform post-processing.

본 발명은 두 개의 전압의 전압 차이값에 따른 신뢰도를 이용한 물리적 복제방지 기능(PUF: Physical Unclonable Function) 기반의 보안 신호를 생성 및 출력하는 신뢰도를 이용한 물리적 복제방지 기능 기반의 보안 장치 및 그를 위한 방법을 제공하는 데 주된 목적이 있다.The present invention provides a physical unclonable function (PUF)-based security signal using reliability according to the voltage difference between two voltages, a physical cloning function-based security device and a method therefor using reliability for generating and outputting a security signal Its main purpose is to provide

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 목적을 달성하기 위한 보안 장치는, 제1 전압을 출력하는 제1 전압 출력부; 제2 전압을 출력하는 제2 전압 출력부; 및 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압의 차이를 이용하여 보안 신호 및 신뢰도 신호를 생성하고, 상기 신뢰도 신호의 신뢰도값에 따라 최종 보안 신호를 출력하는 보안 신호 처리부를 포함할 수 있다. According to an aspect of the present invention, a security device for achieving the above object includes: a first voltage output unit for outputting a first voltage; a second voltage output unit for outputting a second voltage; and a security signal processing unit generating a security signal and a reliability signal by using a difference between the first voltage and the second voltage, and outputting a final security signal according to a reliability value of the reliability signal.

또한, 본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 목적을 달성하기 위한 보안 신호 처리 방법은, 제1 전압을 출력하는 제1 전압 출력 단계; 제2 전압을 출력하는 제2 전압 출력 단계; 및 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압의 차이를 이용하여 보안 신호 및 신뢰도 신호를 생성하고, 상기 신뢰도 신호의 신뢰도값에 따라 최종 보안 신호를 출력하는 보안 신호 처리 단계를 포함할 수 있다. In addition, according to another aspect of the present invention, a security signal processing method for achieving the above object, a first voltage output step of outputting a first voltage; a second voltage output step of outputting a second voltage; and a security signal processing step of generating a security signal and a reliability signal by using the difference between the first voltage and the second voltage, and outputting a final security signal according to a reliability value of the reliability signal.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 두 개의 전압의 전압 차이값에 따른 신뢰도를 이용한 물리적 복제방지 기능(PUF: Physical Unclonable Function) 기반의 보안 신호를 생성함으로써, 종래의 오류 정정 코드(Error Correction Code)를 사용하는 방식 등에 비해 성능을 향상시킬 수 있고, 하드웨어 비용을 최소화할 수 있는 효과가 있다. As described above, the present invention generates a physical unclonable function (PUF)-based security signal using the reliability according to the voltage difference between two voltages, thereby providing a conventional error correction code (Error Correction Code) It has the effect of improving performance and minimizing hardware cost compared to the method using

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 보안 장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 보안 장치에 포함된 보안 신호 처리부를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 보안 장치의 보안 신호 생성을 위한 잡음 및 변이를 비교한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전압 생성부에 포함된 RC 회로를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 보안 신호 처리 동작의 출력 결과를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 보안 장치에서 보안 신호를 생성하는 동작의 개념 블록도를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 보안 장치를 구현한 회로도를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 보안 신호 처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 1 is a block diagram schematically showing a security device according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram schematically illustrating a security signal processing unit included in a security device according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram comparing noise and variation for generating a security signal of a security device according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an RC circuit included in a voltage generator according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating an output result of a security signal processing operation according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a conceptual block diagram of an operation of generating a security signal in a security device according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating a circuit diagram implementing a security device according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating a security signal processing method according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다. 이하에서는 도면들을 참조하여 본 발명에서 제안하는 신뢰도를 이용한 물리적 복제방지 기능 기반의 보안 장치 및 그를 위한 방법에 대해 자세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, preferred embodiments of the present invention will be described below, but the technical spirit of the present invention is not limited thereto or may be variously implemented by those skilled in the art without being limited thereto. Hereinafter, a security device based on a physical copy protection function using reliability proposed by the present invention and a method therefor will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 보안 장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.1 is a block diagram schematically showing a security device according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 보안 장치(10)는 제1 전압 출력부(100), 제2 전압 출력부(200) 및 보안 신호 처리부(300)를 포함한다. 도 1의 보안 장치(10)는 일 실시예에 따른 것으로서, 도 1에 도시된 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 보안 장치(10)에 포함된 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다. The security device 10 according to the present embodiment includes a first voltage output unit 100 , a second voltage output unit 200 , and a security signal processing unit 300 . The security device 10 of FIG. 1 is according to an embodiment, and not all blocks shown in FIG. 1 are essential components, and in another embodiment, some blocks included in the security device 10 are added, changed, or deleted. can be

보안 장치(10)는 두 개의 전압의 전압 차이값에 따른 신뢰도를 이용한 물리적 복제방지 기능(PUF: Physical Unclonable Function) 기반의 보안 신호를 생성 및 출력하는 장치를 의미한다. The security device 10 refers to a device that generates and outputs a physical unclonable function (PUF)-based security signal using reliability according to a voltage difference between two voltages.

보안 장치(10)는 자연적인 변이(variation)를 이용하여 난수를 발생시키는 장치일 수 있다. 예를 들어, 보안 장치(10)는 완전 난수 생성(true random number generator), 인증을 위한 식별자 생성, 암호키 생성 등에 대한 보안 신호를 생성하는 장치로 구현될 수 있다. The security device 10 may be a device that generates a random number using a natural variation. For example, the security device 10 may be implemented as a device that generates a security signal for generating a true random number generator, generating an identifier for authentication, generating an encryption key, and the like.

본 실시예에 따른 보안 장치(10)에서는 신뢰도(confidence)를 측정하는 방식을 적용하여 보안 신호를 생성한다. The security device 10 according to the present embodiment generates a security signal by applying a method of measuring confidence.

본 실시예에 따른 물리적 복제방지 기능(PUF) 기반의 보안 장치(10)는 두 회로의 RC 값(전압)의 차이를 이용하는 방식으로 RC 값(전압)의 차이가 충분히 큰지 여부를 판단하는 신뢰도 신호를 함께 생성한다. 보안 장치(10)에서 식별자나 암호키 생성을 할 때 여러 비트를 생성하여 그 중에서 신뢰도가 큰 비트만 사용하면 잡음으로 인해 출력값이 달라질 가능성을 크게 낮출 수 있다. The physical copy protection function (PUF)-based security device 10 according to the present embodiment uses the difference between the RC values (voltages) of the two circuits to determine whether the difference between the RC values (voltages) is sufficiently large. create together. When the security device 10 generates an identifier or an encryption key, if several bits are generated and only a bit with high reliability is used among them, the possibility that the output value will be changed due to noise can be greatly reduced.

제1 전압 출력부(100)는 제1 전압(V0)을 출력하는 동작을 수행한다.The first voltage output unit 100 performs an operation of outputting the first voltage V 0 .

제1 전압 출력부(100)는 제1 전압을 발생하기 위한 저항, 축전기 및 스위치 등을 포함할 수 있다. 제1 전압 출력부(100)는 저항 및 축전기가 병렬로 연결되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제1 전압 출력부(100)의 저항 및 축전기의 개수는 각각 하나일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. The first voltage output unit 100 may include a resistor, a capacitor, and a switch for generating the first voltage. The first voltage output unit 100 preferably has a resistor and a capacitor connected in parallel, but is not limited thereto. Also, the number of resistors and capacitors of the first voltage output unit 100 may be one, but is not limited thereto.

제1 전압 출력부(100)는 제2 전압 출력부(200)와 서로 동일한 저항값을 가지는 저항 및 서로 동일한 전기용량을 가지는 축전기를 포함하는 RC(Resistor Capacitor) 회로로 구성될 수 있다. The first voltage output unit 100 may be configured as a resistor capacitor (RC) circuit including resistors having the same resistance value and capacitors having the same capacitance as the second voltage output unit 200 .

제1 전압 출력부(100)는 보안 신호 생성에 대한 요청 신호에 따라 스위치를 제어하여 축전기를 충전 또는 방전하는 동작을 수행할 수 있다. The first voltage output unit 100 may perform an operation of charging or discharging the capacitor by controlling the switch according to the request signal for generating the security signal.

본 실시예에 따른 제1 전압 출력부(100)는 보안 신호 생성에 대한 요청 신호가 입력되면, 축전기를 방전되도록 하여 제1 전압을 발생한다.When a request signal for generating a security signal is input, the first voltage output unit 100 according to the present embodiment discharges the capacitor to generate the first voltage.

제2 전압 출력부(200)는 제2 전압(V1)을 출력하는 동작을 수행한다.The second voltage output unit 200 performs an operation of outputting the second voltage V 1 .

제2 전압 출력부(200)는 제2 전압을 발생하기 위한 저항, 축전기 및 스위치 등을 포함할 수 있다. 제2 전압 출력부(200)는 저항 및 축전기가 병렬로 연결되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제2 전압 출력부(200)의 저항 및 축전기의 개수는 각각 하나일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. The second voltage output unit 200 may include a resistor, a capacitor, and a switch for generating the second voltage. The second voltage output unit 200 preferably has a resistor and a capacitor connected in parallel, but is not limited thereto. Also, the number of resistors and capacitors of the second voltage output unit 200 may be one, but is not limited thereto.

제2 전압 출력부(200)는 제1 전압 출력부(100)와 서로 동일한 저항값을 가지는 저항 및 서로 동일한 전기용량을 가지는 축전기를 포함하는 RC(Resistor Capacitor) 회로로 구성될 수 있다. The second voltage output unit 200 may be configured as a resistor capacitor (RC) circuit including resistors having the same resistance as the first voltage output unit 100 and capacitors having the same capacitance.

제2 전압 출력부(200)는 보안 신호 생성에 대한 요청 신호에 따라 스위치를 제어하여 축전기를 충전 또는 방전하는 동작을 수행할 수 있다. The second voltage output unit 200 may perform an operation of charging or discharging the capacitor by controlling the switch according to the request signal for generating the security signal.

본 실시예에 따른 제2 전압 출력부(200)는 보안 신호 생성에 대한 요청 신호가 입력되면, 축전기를 방전되도록 하여 제2 전압을 발생한다.When a request signal for generating a security signal is input, the second voltage output unit 200 according to the present embodiment discharges the capacitor to generate a second voltage.

제1 전압 출력부(100)의 제1 전압 출력 동작과 제2 전압 출력부(200)의 제2 전압 출력 동작은 동시에 수행되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. The first voltage output operation of the first voltage output unit 100 and the second voltage output operation of the second voltage output unit 200 are preferably simultaneously performed, but are not limited thereto.

보안 신호 처리부(300)는 제1 전압 및 제2 전압의 차이를 이용하여 보안 신호 및 신뢰도 신호를 생성하고, 신뢰도 신호의 신뢰도값에 따라 최종 보안 신호를 생성 및 출력한다. The security signal processing unit 300 generates a security signal and a reliability signal by using the difference between the first voltage and the second voltage, and generates and outputs a final security signal according to the reliability value of the reliability signal.

보안 신호 처리부(300)는 제1 전압 및 제2 전압의 차이를 이용하는 방식으로 전압의 차이가 충분히 큰지 여부를 판단하는 신뢰도 신호를 함께 생성한다. 보안 신호 처리부(300)에서 식별자나 암호키 생성을 할 때 여러 비트를 생성하여 그 중에서 신뢰도가 큰 비트만 사용하면 잡음으로 인해 출력값이 달라질 가능성을 크게 낮출 수 있다.The security signal processing unit 300 generates a reliability signal for determining whether the voltage difference is sufficiently large by using the difference between the first voltage and the second voltage. When the security signal processing unit 300 generates an identifier or an encryption key, if several bits are generated and only a bit with high reliability is used among them, the possibility that the output value is changed due to noise can be greatly reduced.

본 실시예에 따른 보안 신호 처리부(300)에 대한 자세한 설명은 도 2에서 설명하도록 한다. A detailed description of the security signal processing unit 300 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 2 .

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 보안 장치에 포함된 보안 신호 처리부를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.2 is a block diagram schematically illustrating a security signal processing unit included in a security device according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 보안 신호 처리부(300)는 제1 계산 처리부(310), 제2 계산 처리부(320), 신뢰도 신호 생성부(330), 보안 신호 생성부(340) 및 최종 신호 판단부(350)를 포함한다. 도 2의 보안 신호 처리부(300)는 일 실시예에 따른 것으로서, 도 2에 도시된 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 보안 신호 처리부(300)에 포함된 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다. The security signal processing unit 300 according to the present embodiment includes a first calculation processing unit 310 , a second calculation processing unit 320 , a reliability signal generation unit 330 , a security signal generation unit 340 , and a final signal determination unit 350 . ) is included. The security signal processing unit 300 of FIG. 2 is according to an embodiment, and not all blocks shown in FIG. 2 are essential components, and in another embodiment, some blocks included in the security signal processing unit 300 are added or changed. Or it can be deleted.

보안 신호 처리부(300)는 제1 전압 및 제2 전압의 차이를 이용하여 보안 신호 및 신뢰도 신호를 생성하고, 신뢰도 신호의 신뢰도값에 따라 최종 보안 신호를 생성 및 출력한다. 이하, 보안 신호 처리부(300)에 포함된 구성요소 각각에 대해 설명하도록 한다. The security signal processing unit 300 generates a security signal and a reliability signal by using the difference between the first voltage and the second voltage, and generates and outputs a final security signal according to the reliability value of the reliability signal. Hereinafter, each component included in the security signal processing unit 300 will be described.

제1 계산 처리부(310)는 제1 전압 및 제2 전압을 비교하여 제1 계산 결과값을 계산한다. 제1 계산 처리부(310)에서 계산된 제1 계산 결과값은 전압 차이값일 수 있다. The first calculation processing unit 310 calculates a first calculation result value by comparing the first voltage and the second voltage. The first calculation result calculated by the first calculation processing unit 310 may be a voltage difference value.

제1 계산 처리부(310)는 제1 전압에서 제2 전압을 감산 처리하여 제1 계산 결과값을 계산한다. The first calculation processing unit 310 calculates a first calculation result by subtracting the second voltage from the first voltage.

제1 계산 처리부(310)에서 계산되는 제1 계산 결과값은 양수 또는 음수의 값으로 산출될 수 있다. The first calculation result calculated by the first calculation processing unit 310 may be calculated as a positive or negative value.

제1 전압 출력부(100) 및 제2 전압 출력부(200) 각각의 축전지에서 제1 전압이 제2 전압보다 느리게 방전되면 제1 계산 결과값은 양수의 값으로 계산된다. When the first voltage is discharged more slowly than the second voltage in each of the storage batteries of the first voltage output unit 100 and the second voltage output unit 200 , the first calculation result value is calculated as a positive value.

한편, 제1 전압 출력부(100) 및 제2 전압 출력부(200) 각각의 축전지에서 제1 전압이 제2 전압보다 빠르게 방전되면 제1 계산 결과값은 음수의 값으로 계산된다. Meanwhile, when the first voltage is discharged faster than the second voltage in each of the first voltage output unit 100 and the second voltage output unit 200 , the first calculation result value is calculated as a negative value.

제2 계산 처리부(320)는 제1 계산 결과값의 부호 판단을 위해 소정의 함수를 처리하여 제2 계산 결과값을 계산한다. 제2 계산 처리부(320)에서 계산된 제2 계산 결과값은 적분 결과값일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 처리되는 함수의 종류에 따라 변경될 수 있다. The second calculation processing unit 320 calculates a second calculation result value by processing a predetermined function to determine the sign of the first calculation result value. The second calculation result calculated by the second calculation processing unit 320 may be an integration result, but is not limited thereto, and may be changed according to the type of function being processed.

제2 계산 처리부(320)는 제1 계산 결과값의 부호 판단을 위해 적분 함수 처리를 수행하고, 적분 처리된 제2 계산 결과값을 계산할 수 있다. The second calculation processing unit 320 may perform an integration function processing to determine the sign of the first calculation result value, and calculate the integrally processed second calculation result value.

제2 계산 처리부(320)에서 계산되는 제2 계산 결과값은 양수 또는 음수의 값으로 산출될 수 있다. The second calculation result calculated by the second calculation processing unit 320 may be calculated as a positive or negative value.

신뢰도 신호 생성부(330)는 제2 계산 결과값을 기 설정된 임계치와 비교하여 신뢰도값을 산출하고, 산출된 신뢰도값을 포함하는 신뢰도 신호를 생성한다. The reliability signal generator 330 compares the second calculation result with a preset threshold to calculate a reliability value, and generates a reliability signal including the calculated reliability value.

본 발명의 일 실시예에 따른 신뢰도 신호 생성부(330)는 제1 임계치(T) 및 제2 임계치(-T) 각각을 제2 계산 결과값과 비교하여 신뢰도값을 산출할 수 있다. The reliability signal generator 330 according to an embodiment of the present invention may calculate a reliability value by comparing each of the first threshold value T and the second threshold value -T with the second calculation result value.

신뢰도 신호 생성부(330)는 제2 계산 결과값을 제1 임계치(T)와 비교하여 제1 신뢰도 후보값을 산출하고, 제2 계산 결과값을 제2 임계치(-T)와 비교하여 제2 신뢰도 후보값을 산출한다. The reliability signal generator 330 compares the second calculation result with the first threshold value T to calculate a first reliability candidate value, and compares the second calculation result with the second threshold value -T to obtain a second Reliability candidate values are calculated.

예를 들어, 신뢰도 신호 생성부(330)는 제2 계산 결과값을 제1 임계치(T)와 비교하여 제2 계산 결과값이 제1 임계치(T)를 초과하면 '1' 값으로 설정된 제1 신뢰도 후보값을 산출하고, 제2 계산 결과값이 제1 임계치(T) 이하이면 '0' 값으로 설정된 제1 신뢰도 후보값을 산출한다. 또한, 신뢰도 신호 생성부(330)는 제2 계산 결과값을 제1 임계치(T)와 비교하여 제2 계산 결과값이 제2 임계치(-T) 미만이면 '1' 값으로 설정된 제2 신뢰도 후보값을 산출하고, 제2 계산 결과값이 제2 임계치(-T) 이상이면 '0' 값으로 설정된 제2 신뢰도 후보값을 산출한다.For example, the reliability signal generator 330 compares the second calculation result value with the first threshold value T, and when the second calculation result value exceeds the first threshold value T, the first value set to '1' A reliability candidate value is calculated, and if the second calculation result value is equal to or less than the first threshold value T, a first reliability candidate value set to a value of '0' is calculated. In addition, the reliability signal generator 330 compares the second calculation result with the first threshold value T, and when the second calculation result value is less than the second threshold value (-T), the second reliability candidate set to a value of '1' A value is calculated, and if the second calculation result value is equal to or greater than the second threshold value (-T), a second reliability candidate value set to a value of '0' is calculated.

이후, 신뢰도 신호 생성부(330)는 제1 신뢰도 후보값 및 제2 신뢰도 후보값을 이용하여 신뢰도값을 산출한다. 구체적으로, 신뢰도 신호 생성부(330)는 제1 신뢰도 후보값 및 제2 신뢰도 후보값을 OR 게이트에 입력하고, OR 게이트의 출력값을 신뢰도값으로 산출한다. 신뢰도 신호 생성부(330)는 산출된 신뢰도값을 포함하는 신뢰도 신호를 생성한다. Thereafter, the reliability signal generator 330 calculates a reliability value by using the first reliability candidate value and the second reliability candidate value. Specifically, the reliability signal generator 330 inputs the first reliability candidate value and the second reliability candidate value to the OR gate, and calculates the output value of the OR gate as the reliability value. The reliability signal generator 330 generates a reliability signal including the calculated reliability value.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 신뢰도 신호 생성부(330)는 제1 임계치(T)와 절대값 처리된 제2 계산 결과값을 비교하여 신뢰도값을 산출할 수 있다.Meanwhile, the reliability signal generator 330 according to another embodiment of the present invention may calculate a reliability value by comparing the first threshold value T with the second calculation result value processed with the absolute value.

구체적으로, 신뢰도 신호 생성부(330)는 제2 계산 결과값을 절대값 처리하고, 절대값 처리된 제2 계산 결과값을 제1 임계치(T)와 비교하고, 비교한 결과값을 신뢰도값으로 산출하여 신뢰도 신호를 생성한다. Specifically, the reliability signal generator 330 processes the second calculation result as an absolute value, compares the absolute value-processed second calculation result with the first threshold value T, and uses the comparison result as a reliability value. It is calculated to generate a reliability signal.

예를 들어, 신뢰도 신호 생성부(330)는 제2 계산 결과값을 절대값 처리하고, 절대값 처리된 제2 계산 결과값을 제1 임계치(T)와 비교하여 절대값 처리된 제2 계산 결과값이 제1 임계치(T)를 초과하면 '1' 값으로 설정된 신뢰도값을 산출하고, 절대값 처리된 제2 계산 결과값이 제1 임계치(T) 이하이면 '0' 값으로 설정된 신뢰도값을 산출한다.For example, the reliability signal generator 330 performs absolute value processing on the second calculation result, compares the absolute value-processed second calculation result with the first threshold value T, and performs absolute value processing on the second calculation result When the value exceeds the first threshold (T), a reliability value set to a '1' value is calculated, and if the second calculation result value treated as an absolute value is less than or equal to the first threshold value (T), a reliability value set to a '0' value is obtained. Calculate.

보안 신호 생성부(340)는 제2 계산 결과값의 부호를 판단하고, 부호 판단 결과에 따라 보안 신호를 생성한다. The security signal generator 340 determines the sign of the second calculation result, and generates a security signal according to the sign determination result.

보안 신호 생성부(340)는 제2 계산 결과값의 부호 판단 결과가 양수인 경우 '1' 값으로 설정된 보안 신호를 생성한다. 한편, 보안 신호 생성부(340)는 제2 계산 결과값의 부호 판단 결과가 음수인 경우 '0' 값으로 설정된 보안 신호를 생성한다. The security signal generator 340 generates a security signal set to a value of '1' when the sign determination result of the second calculation result value is positive. Meanwhile, the security signal generator 340 generates a security signal set to a value of '0' when the sign determination result of the second calculation result value is negative.

최종 신호 판단부(350)는 신뢰도 신호 및 보안 신호를 기반으로 최종 보안 신호를 출력하는 동작을 수행한다. The final signal determination unit 350 outputs a final security signal based on the reliability signal and the security signal.

최종 신호 판단부(350)는 신뢰도 신호에 근거하여 보안 신호의 신뢰도를 판단하고, 신뢰도 판단 결과에 따른 최종 보안 신호를 출력한다. The final signal determination unit 350 determines the reliability of the security signal based on the reliability signal, and outputs the final security signal according to the reliability determination result.

최종 신호 판단부(350)는 신뢰도 신호의 신뢰도값이 '1' 일 경우 보안 신호 생성부(340)에서 생성된 보안 신호를 최종 보안 신호로 출력한다. The final signal determining unit 350 outputs the security signal generated by the security signal generating unit 340 as the final security signal when the reliability value of the reliability signal is '1'.

예를 들어, 최종 신호 판단부(350)는 신뢰도 신호의 신뢰도값이 '1' 일 때, 보안 신호 생성부(340)에서 생성된 보안 신호가 '1' 값을 가지는 경우 '1' 값을 가지는 최종 보안 신호로 출력할 수 있다. 또한, 최종 신호 판단부(350)는 신뢰도 신호의 신뢰도값이 '1' 일 때, 보안 신호 생성부(340)에서 생성된 보안 신호가 '0' 값을 가지는 경우 '0' 값을 가지는 최종 보안 신호로 출력할 수 있다.For example, the final signal determination unit 350 has a value of '1' when the reliability value of the reliability signal is '1', and when the security signal generated by the security signal generation unit 340 has a value of '1'. It can be output as a final security signal. In addition, the final signal determination unit 350 has a final security value of '0' when the reliability value of the reliability signal is '1', when the security signal generated by the security signal generation unit 340 has a value of '0'. It can be output as a signal.

한편, 최종 신호 판단부(350)는 신뢰도 신호의 신뢰도값이 '0' 일 경우 보안 신호 생성부(340)에서 생성된 보안 신호를 폐기 처리할 수 있다. Meanwhile, when the reliability value of the reliability signal is '0', the final signal determination unit 350 may discard the security signal generated by the security signal generation unit 340 .

최종 신호 판단부(350)는 신뢰도 신호의 신뢰도값이 '0' 일 경우 신뢰도 신호 및 보안 신호를 생성하는 동작을 반복할 수 있다. 최종 신호 판단부(350)는 기 설정된 기준 횟수 이상 신뢰도 신호 및 보안 신호를 생성하는 동작이 반복된 경우 보안 신호를 폐기 처리할 수 있다.The final signal determiner 350 may repeat the operation of generating the reliability signal and the security signal when the reliability value of the reliability signal is '0'. The final signal determination unit 350 may discard the security signal when the operation of generating the reliability signal and the security signal is repeated more than a preset reference number of times.

본 실시예에 따른 최종 신호 판단부(350)는 보안 신호 처리부(300) 내에서 보안 신호 및 신뢰도 신호를 기반으로 최종 보안 신호를 출력하는 것으로 기재하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 보안 장치(10) 내부의 별도의 모듈 또는 보안 장치(10)와 연동하는 별도의 모듈에 구현되어 최종 신호를 판단 및 출력하는 동작을 수행할 수도 있다. The final signal determination unit 350 according to the present embodiment is described as outputting the final security signal based on the security signal and the reliability signal within the security signal processing unit 300, but is not necessarily limited thereto, and the security device 10 ) may be implemented in a separate module or a separate module interworking with the security device 10 to perform an operation of determining and outputting a final signal.

이하, 도 3 내지 도 7에서는 보안 장치(10)에서 보안 신호를 생성 및 처리하는 동작을 설명하도록 한다. Hereinafter, an operation of generating and processing a security signal in the security device 10 will be described with reference to FIGS. 3 to 7 .

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 보안 장치의 보안 신호 생성을 위한 잡음 및 변이를 비교한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전압 생성부에 포함된 RC 회로를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 보안 신호 처리 동작의 출력 결과를 나타낸 도면이다. 또한, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 보안 장치에서 보안 신호를 생성하는 동작의 개념 블록도를 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 보안 장치를 구현한 회로도를 나타낸 도면이다.3 is a diagram comparing noise and variation for generating a security signal of a security device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram illustrating an RC circuit included in a voltage generator according to an embodiment of the present invention, 5 is a diagram illustrating an output result of a security signal processing operation according to an embodiment of the present invention. In addition, FIG. 6 is a conceptual block diagram of an operation of generating a security signal in a security device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a circuit diagram illustrating a security device according to an embodiment of the present invention. .

본 발명에서는 신뢰도(confidence)를 측정하는 방식 기반의 보안 장치(10)를 제안한다. 본 발명에서 제안하는 물리적 복제방지 기능(PUF) 기반의 보안 장치(10)는 두 회로의 RC 값(전압)의 차이를 이용하는 방식으로 RC 값(전압)의 차이가 충분히 큰지 여부를 판단하는 신뢰도 신호를 함께 생성한다. 보안 장치(10)에서 식별자나 암호키 생성을 할 때 여러 비트를 생성하여 그 중에서 신뢰도가 큰 비트만 사용하면 잡음으로 인해 출력값이 달라질 가능성을 크게 낮출 수 있다. The present invention proposes a security device 10 based on a method for measuring reliability. The physical copy protection function (PUF)-based security device 10 proposed in the present invention uses the difference between the RC values (voltages) of the two circuits to determine whether the difference between the RC values (voltages) is sufficiently large. create together. When the security device 10 generates an identifier or an encryption key, if several bits are generated and only a bit with high reliability is used among them, the possibility that the output value will be changed due to noise can be greatly reduced.

이하, RC 회로를 이용한 물리적 복제방지 기능(PUF) 기반의 보안 장치(10)의 설계에 대해 설명하도록 한다. Hereinafter, the design of the physical copy protection function (PUF)-based security device 10 using the RC circuit will be described.

본 발명에서 사용하는 물리적 복제방지 기능(PUF)은 물리적 현상의 측정값 두 개를 비교하여 둘의 차이에 따라 출력을 다르게 만드는 방식을 사용한다. 절대값을 사용하는 방식에 비해 차이를 사용하는 방식은 환경적 요인에 영향을 덜 받는다는 장점이 있다. 환경적 요인은 두 측정값에 유사한 영향을 주기 때문이다.The physical copy protection function (PUF) used in the present invention uses a method of comparing two measured values of a physical phenomenon and making the output different according to the difference between the two. Compared to the method using the absolute value, the method using the difference has the advantage that it is less affected by environmental factors. This is because environmental factors have a similar effect on both measures.

물리적 현상의 측정값은 온도와 같은 환경적 요인에 따라 일시적으로 잡음이 포함될 수 있다. 잡음은 일시적인 현상이지만 물리적 복제방지 기능(PUF)에서 활용하는 변이는 영구적인 현상이다. 이를 개념적으로 표현하면 도 3과 같이 표현할 수 있다.Measurements of physical phenomena may temporarily contain noise depending on environmental factors such as temperature. Noise is a temporary phenomenon, but the mutation utilized by the physical copy protection function (PUF) is a permanent phenomenon. Conceptually, this can be expressed as shown in FIG. 3 .

본 발명에서는 일시적인 잡음(Noise)와 영구적인 변이(Variance)를 구분한다. 도 3의 그래프 오른편 부분처럼 변이가 충분히 다르면 잡음이 섞여도 두 값의 우위가 뒤바뀌는 경우가 매우 드물다. 그러나 도 3의 그래프 왼쪽편 부분처럼 변이가 충분히 크지 않다면 잡음에 의해 측정값의 우위가 자주 바뀔 수 있다.In the present invention, temporary noise and permanent variation are distinguished. As in the right part of the graph of FIG. 3 , if the variances are sufficiently different, it is very rare that the dominance of the two values is reversed even when noise is mixed. However, if the variation is not large enough as in the left part of the graph of FIG. 3 , the superiority of the measured value may frequently change due to noise.

본 발명에서 제안하는 물리적 복제방지 기능(PUF) 기반의 보안 장치(10)는 변이가 충분히 큰 물리적 복제방지 기능(PUF)의 보안 신호만을 출력에 활용하여 물리적 복제방지 기능(PUF)의 출력 안정성을 보장할 수 있다.The physical copy protection function (PUF)-based security device 10 proposed in the present invention utilizes only the security signal of the physical copy protection function (PUF) with a sufficiently large variation to output the output stability of the physical copy protection function (PUF). can guarantee

본 발명에서 제안하는 보안 장치(10)는 RC(resistor capacitor)의 차이를 이용한 물리적 복제방지 기능(PUF)을 적용한다. 물리적 복제방지 기능(PUF) 기반의 보안 장치(10)에 사용될 수 있는 소자는 생산할 때 통제 불가능한 요인이 있어야 한다. 또한, 이 통제 불가능한 요인이 RC 값에 영향을 줘야 하며, 환경적 요인에 의한 영향을 받지 않을수록 좋다. 두 RC 회로의 RC 값의 차이를 이용하면 환경 변화가 두 회로에 비슷한 영향을 주기 때문에 환경적 요인으로 출력이 변하는 것을 최소화 할 수 있다.The security device 10 proposed in the present invention applies a physical copy protection function (PUF) using a difference in a resistor capacitor (RC). Devices that can be used in the physical copy protection function (PUF)-based security device 10 must have factors that cannot be controlled during production. In addition, this uncontrollable factor should influence the RC value, and the less it is affected by environmental factors, the better. If the difference in the RC values of the two RC circuits is used, it is possible to minimize the change in the output due to environmental factors because environmental changes have a similar effect on the two circuits.

제안하는 물리적 복제방지 기능(PUF) 기반의 보안 장치(10)는 같은 용량 두 개의 축전기(C)와 같은 저항 값인 두 개의 저항(R)을 사용하여 두 개의 RC 회로에서 축전기 방전 속도 차이를 물리적 복제방지 기능(PUF)으로 활용한다. 실제로는 회로의 여러 소자들에도 크고 작은 RC 성분이 있기 때문에 이 모든 성분들의 변이가 물리적 복제방지 기능(PUF)의 출력에 영향을 주게 된다.The proposed physical copy protection function (PUF)-based security device 10 physically replicates the difference in capacitor discharge rate in two RC circuits by using two capacitors (C) with the same capacity and two resistors (R) with the same resistance value. It is used as a preventive function (PUF). In reality, there are large and small RC components in various elements of the circuit, so the variation of all these components affects the output of the physical copy protection function (PUF).

도 4에는 두 RC 회로의 추상화된 회로도가 도시되어 있다. 전원과 연결된 트랜지스터는 축전기(120, 220)에 충전을 위한 스위치(130, 230)이다. 축전기(120, 220)를 완전히 충전시킨 후 스위치(130, 230)를 열면 방전이 시작된다. 두 RC 회로(100, 200)의 시간 상수(Time Constant) 값에 따라 방전 속도는 달라지게 된다. 제안하는 물리적 복제방지 기능(PUF) 기반의 보안 장치(10)는 이 방전 속도의 차이를 이용하여 보안 신호를 생성한다. 4 shows an abstract circuit diagram of two RC circuits. Transistors connected to the power supply are switches 130 and 230 for charging the capacitors 120 and 220 . After the capacitors 120 and 220 are fully charged and the switches 130 and 230 are opened, discharging starts. The discharge rate varies according to the time constant values of the two RC circuits 100 and 200 . The proposed physical copy protection function (PUF)-based security device 10 generates a security signal using the difference in the discharge rate.

각 회로에서 나오는 출력 전압을 각각 V0, V1이라고 하면 도 5의 (a)와 같은 그래프를 관측할 수 있고, 그 두 값의 차이는 도 5의 (b)와 같다.Assuming that the output voltages from each circuit are V 0 and V 1 , respectively, a graph as shown in FIG. 5(a) can be observed, and the difference between the two values is as shown in FIG. 5(b).

도 5의 예에서는 V0가 더 느리게 방전되어 V0-V1이 양수이다. 만약 다른 예에서, V0가 더 빠르게 방전된다면 V0-V1은 음수가 된다. 제안하는 물리적 복제방지 기능(PUF) 기반의 보안 장치(10)는 V0-V1이 음수인지 양수인지에 따라 출력값을 결정한다.In the example of FIG. 5 , V 0 is discharged more slowly, so that V 0 -V 1 is positive. In another example, V 0 -V 1 becomes negative if V 0 discharges faster. The proposed physical copy protection function (PUF)-based security device 10 determines an output value according to whether V 0 -V 1 is negative or positive.

보안 장치(10)는 V0-V1이 음수인지 양수인지 안정적으로 판별하기 위해 차이값을 적분하는 방식을 사용한다. 적분된 결과가 음수인지 양수인지에 따라 출력값을 결정한다. 적분기 출력값의 예가 도 5의 (c)에 도시되어 있다. The security device 10 uses a method of integrating the difference value in order to reliably determine whether V 0 -V 1 is a negative number or a positive number. The output value is determined depending on whether the integrated result is negative or positive. An example of an integrator output value is shown in FIG. 5( c ).

적분기 출력값은 두 회로 방전 속도의 차이에 비례하여 커진다. 따라서 적분기 출력값의 절대값이 커지면 두 회로의 방전 속도의 차이가 충분히 크다는 뜻이다. 제안하는 보안 장치(10)는 적분기의 출력값을 임계치와 비교하여 그보다 크면 신뢰도 신호를 '1'로 생성하고 그렇지 않으면 '0'으로 생성한다. The integrator output value increases in proportion to the difference between the discharge rates of the two circuits. Therefore, if the absolute value of the output value of the integrator becomes large, it means that the difference in the discharge rate between the two circuits is large enough. The proposed security device 10 compares the output value of the integrator with a threshold and generates a reliability signal as '1' if it is greater than that, and as '0' otherwise.

이하에서는 보안 장치(10) 설계의 배경이 되는 분석 모델(Analytical Model)을 설명한다. 먼저, V0와 V1은 각각 아래의 [수학식 1] 및 [수학식 2]로 표현될 수 있다.Hereinafter, an analytical model that is the background of the design of the security device 10 will be described. First, V 0 and V 1 may be expressed by the following [Equation 1] and [Equation 2], respectively.

Figure 112022057760878-pat00001
Figure 112022057760878-pat00001

Figure 112022057760878-pat00002
Figure 112022057760878-pat00002

여기서 V는 입력 전원, t는 시간, τ0는 첫 번째 RC 회로의 저항값과 축전기값을 곱한 시간 상수(Time Constant)를 의미한다. τ1는 두 번째 회로의 시간 상수(Time Constant)를 의미한다.Here, V is the input power, t is time, and τ 0 is the time constant obtained by multiplying the resistance value of the first RC circuit and the capacitor value. τ 1 means the time constant of the second circuit.

V0와 V1의 차이(제1 계산 결과값)를 적분한 최종값 I(제2 계산 결과값)은 [수학식 3]아래 수식으로 표현될 수 있다. [수학식 3]을 통해 적분기의 출력값은 두 RC 회로의 시간 상수(Time Constant)의 차이에 비례한다는 것을 확인할 수 있다.The final value I (the second calculation result) obtained by integrating the difference between V 0 and V 1 (the first calculation result) may be expressed by the following equation [Equation 3]. It can be confirmed that the output value of the integrator is proportional to the difference between the time constants of the two RC circuits through [Equation 3].

Figure 112022057760878-pat00003
Figure 112022057760878-pat00003

본 실시예에 따른 물리적 복제방지 기능(PUF) 기반의 보안 장치(10)는 도 6에 도식화된 블록 기반의 회로 구조로 구현될 수 있다. V0(블록 100)와 V1(블록 200)의 차이를 구하기 위한 감산기(Subtractor)를 거쳐(블록 310) 적분기(Integrator)를 통해(블록 320) 출력이 생성(블록 340)되고, 적분기의 출력과 임계치(Threshold)를 비교하여 신뢰도 신호가 생성된다(블록 330). 여기서, 적분기 출력은 음수 또는 양수가 나올 수 있는데 음수와 양수를 하나의 비교기(Comparator)에서 처리할 수 없어 두 개의 비교기를 사용하였다. The physical copy protection function (PUF)-based security device 10 according to the present embodiment may be implemented with the block-based circuit structure illustrated in FIG. 6 . An output is generated (block 340) via an integrator (block 320) via a subtractor (block 310) to find the difference between V 0 (block 100) and V 1 (block 200), the output of the integrator and a Threshold to generate a confidence signal (block 330). Here, the output of the integrator can be negative or positive, but two comparators are used because negative and positive numbers cannot be processed by one comparator.

도 6의 블록 기반의 회로 구조는 도 7과 같이 실제 회로도로 구현될 수 있다. The block-based circuit structure of FIG. 6 may be implemented as an actual circuit diagram as shown in FIG. 7 .

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 보안 신호 처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 8 is a flowchart illustrating a security signal processing method according to an embodiment of the present invention.

보안 장치(10)는 보안 신호 생성에 대한 요청 신호가 입력되면, 제1 전압 및 제2 전압을 발생한다(S810). 보안 장치(10)는 요청 신호에 따라 스위치 제어 동작을 수행하여 RC(Resistor Capacitor) 회로에 포함된 축전기의 방전에 따른 전압을 발생한다. When a request signal for generating a security signal is input, the security device 10 generates a first voltage and a second voltage ( S810 ). The security device 10 generates a voltage according to the discharge of the capacitor included in the RC (Resistor Capacitor) circuit by performing a switch control operation according to the request signal.

보안 장치(10)는 제1 전압 및 제2 전압을 비교하여 제1 계산 결과값을 계산한다(S820). 보안 장치(10)는 제1 전압에서 제2 전압을 감산 처리하여 제1 계산 결과값을 계산하며, 계산된 제1 계산 결과값은 전압 차이값일 수 있다. The security device 10 compares the first voltage and the second voltage to calculate a first calculation result ( S820 ). The security device 10 calculates a first calculation result value by subtracting the second voltage from the first voltage, and the calculated first calculation result value may be a voltage difference value.

보안 장치(10)는 제1 계산 결과값의 부호 판단을 위해 적분 함수 처리를 수행하고, 적분 처리된 제2 계산 결과값을 계산할 수 있다(S830). 여기서, 계산된 제2 계산 결과값은 적분 결과값일 수 있다. The security device 10 may perform an integration function process to determine the sign of the first calculation result value, and calculate the integrally processed second calculation result value (S830). Here, the calculated second calculation result value may be an integration result value.

보안 장치(10)는 제2 계산 결과값을 기 설정된 임계치와 비교하여 신뢰도값을 산출하고, 산출된 신뢰도값을 포함하는 신뢰도 신호를 생성한다(S840).The security device 10 compares the second calculation result with a preset threshold to calculate a reliability value, and generates a reliability signal including the calculated reliability value (S840).

보안 장치(10)는 제1 임계치(T) 및 제2 임계치(-T) 각각을 제2 계산 결과값과 비교하여 신뢰도값을 산출할 수 있다. The security device 10 may calculate a reliability value by comparing each of the first threshold value T and the second threshold value -T with the second calculation result value.

보안 장치(10)는 제2 계산 결과값을 제1 임계치(T)와 비교하여 제1 신뢰도 후보값을 산출하고, 제2 계산 결과값을 제2 임계치(-T)와 비교하여 제2 신뢰도 후보값을 산출한다. 이후, 보안 장치(10)는 제1 신뢰도 후보값 및 제2 신뢰도 후보값을 이용하여 신뢰도값을 산출한다.The security device 10 calculates a first reliability candidate value by comparing the second calculation result value with the first threshold value T, and compares the second calculation result value with the second threshold value -T to obtain a second reliability candidate value Calculate the value. Thereafter, the security device 10 calculates a reliability value by using the first reliability candidate value and the second reliability candidate value.

보안 장치(10)는 제2 계산 결과값의 부호를 판단하고, 부호 판단 결과에 따라 보안 신호를 생성한다(S850).The security device 10 determines the sign of the second calculation result, and generates a security signal according to the sign determination result (S850).

보안 장치(10)는 제2 계산 결과값의 부호 판단 결과가 양수인 경우 '1' 값으로 설정된 보안 신호를 생성한다. 한편, 보안 장치(10)는 제2 계산 결과값의 부호 판단 결과가 음수인 경우 '0' 값으로 설정된 보안 신호를 생성한다.The security device 10 generates a security signal set to a value of '1' when the sign determination result of the second calculation result value is positive. Meanwhile, the security device 10 generates a security signal set to a value of '0' when the sign determination result of the second calculation result value is negative.

보안 장치(10)는 신뢰도 신호에 근거하여 보안 신호의 신뢰도를 판단하고, 신뢰도 판단 결과에 따른 최종 보안 신호를 출력한다(S860). 보안 장치(10)는 신뢰도 신호의 신뢰도값이 '1' 일 경우 보안 신호를 최종 보안 신호로 출력한다.The security device 10 determines the reliability of the security signal based on the reliability signal, and outputs a final security signal according to the reliability determination result (S860). The security device 10 outputs the security signal as a final security signal when the reliability value of the reliability signal is '1'.

도 8에서는 각 단계를 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 도 8에 기재된 단계를 변경하여 실행하거나 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 적용 가능할 것이므로, 도 8은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.Although it is described that each step is sequentially executed in FIG. 8 , the present invention is not limited thereto. In other words, since it may be applicable by changing and executing the steps described in FIG. 8 or executing one or more steps in parallel, FIG. 8 is not limited to a chronological order.

도 8에 기재된 본 실시예에 따른 PUF 기반의 보안 신호 처리 방법은 애플리케이션(또는 프로그램)으로 구현되고 단말장치(또는 컴퓨터)로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 본 실시예에 따른 PUF 기반의 보안 처리 방법을 구현하기 위한 애플리케이션(또는 프로그램)이 기록되고 단말장치(또는 컴퓨터)가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨팅 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치 또는 매체를 포함한다.The PUF-based security signal processing method according to the present embodiment described in FIG. 8 may be implemented as an application (or program) and recorded in a recording medium readable by a terminal device (or computer). A recording medium in which an application (or program) for implementing the PUF-based security processing method according to the present embodiment is recorded and a terminal device (or computer) can read is any type of storage medium in which data that can be read by a computing system is stored. recording devices or media.

이상의 설명은 본 발명의 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical spirit of the embodiment of the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the embodiment of the present invention pertains may modify various modifications and transformation will be possible. Therefore, the embodiments of the present invention are not intended to limit the technical spirit of the embodiment of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the embodiment of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the embodiment of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the embodiment of the present invention.

10: 보안 장치
100: 제1 전압 출력부 200: 제2 전압 출력부
300: 보안 신호 처리부
310: 제1 계산 처리부 320: 제2 계산 처리부
330: 신뢰도 신호 생성부 340: 보안 신호 생성부
350: 최종 신호 판단부10: security device
100: first voltage output unit 200: second voltage output unit
300: security signal processing unit
310: first calculation processing unit 320: second calculation processing unit
330: reliability signal generator 340: security signal generator
350: final signal determination unit

Claims (12)

보안 신호를 출력하는 보안 장치에 있어서,
제1 전압을 출력하는 제1 전압 출력부;
제2 전압을 출력하는 제2 전압 출력부; 및
상기 제1 전압 및 상기 제2 전압의 차이를 이용하여 보안 신호 및 신뢰도 신호를 생성하고, 상기 신뢰도 신호의 신뢰도값에 따라 최종 보안 신호를 출력하는 보안 신호 처리부를 포함하되,
상기 보안 신호 처리부는, 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압을 비교하여 제1 계산 결과값을 계산하는 제1 계산 처리부; 상기 제1 계산 결과값의 부호 판단을 위해 소정의 함수를 처리하여 제2 계산 결과값을 계산하는 제2 계산 처리부; 상기 제2 계산 결과값을 기 설정된 임계치와 비교하여 신뢰도값을 산출하고, 상기 신뢰도값을 포함하는 신뢰도 신호를 생성하는 신뢰도 신호 생성부; 상기 제2 계산 결과값의 부호를 판단하고, 부호 판단 결과에 따라 상기 보안 신호를 생성하는 보안 신호 생성부; 및 상기 신뢰도 신호 및 상기 보안 신호를 기반으로 최종 보안 신호를 출력하는 최종 신호 판단부를 포함하며,
상기 최종 신호 판단부는 상기 신뢰도 신호에 근거하여 상기 보안 신호의 신뢰도를 판단하고, 상기 신뢰도 판단 결과에 따른 상기 최종 보안 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 보안 장치.A security device for outputting a security signal,
a first voltage output unit for outputting a first voltage;
a second voltage output unit for outputting a second voltage; and
A security signal processing unit generating a security signal and a reliability signal by using the difference between the first voltage and the second voltage, and outputting a final security signal according to the reliability value of the reliability signal,
The security signal processing unit may include: a first calculation processing unit configured to compare the first voltage and the second voltage to calculate a first calculation result value; a second calculation processing unit for calculating a second calculation result value by processing a predetermined function to determine a sign of the first calculation result value; a reliability signal generator for calculating a reliability value by comparing the second calculation result value with a preset threshold and generating a reliability signal including the reliability value; a security signal generator for determining a sign of the second calculation result and generating the security signal according to the sign determination result; and a final signal determining unit for outputting a final security signal based on the reliability signal and the security signal,
The final signal determining unit determines the reliability of the security signal based on the reliability signal, and outputs the final security signal according to the reliability determination result. 제1항에 있어서,
상기 제1 전압 출력부 및 상기 제2 전압 출력부 각각은,
서로 동일한 저항값을 가지는 저항 및 서로 동일한 전기용량을 가지는 축전기를 포함하는 RC(Resistor Capacitor) 회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 보안 장치.According to claim 1,
Each of the first voltage output unit and the second voltage output unit,
A security device comprising a resistor having the same resistance value and an RC (Resistor Capacitor) circuit including capacitors having the same capacitance. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 계산 처리부는,
상기 제1 전압에서 상기 제2 전압을 감산 처리하여 상기 제1 계산 결과값을 계산하되,
상기 제1 전압 출력부 및 상기 제2 전압 출력부에서 상기 제1 전압이 상기 제2 전압보다 느리게 방전되면 상기 제1 계산 결과값은 양수의 값을 가지며, 상기 제1 전압이 상기 제2 전압보다 빠르게 방전되면 상기 제1 계산 결과값은 음수의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 보안 장치.According to claim 1,
The first calculation processing unit,
The first calculation result is calculated by subtracting the second voltage from the first voltage,
When the first voltage is discharged slower than the second voltage from the first voltage output unit and the second voltage output unit, the first calculated result value has a positive value, and the first voltage is higher than the second voltage. When the battery is rapidly discharged, the first calculation result value has a negative value. 제1항에 있어서,
상기 제2 계산 처리부는,
상기 제1 계산 결과값의 부호 판단을 위해 적분 함수 처리를 수행하고, 적분 처리된 제2 계산 결과값을 계산하는 것을 특징으로 하는 보안 장치.According to claim 1,
The second calculation processing unit,
An integral function processing is performed to determine the sign of the first calculation result value, and the integrated second calculation result value is calculated. 제1항에 있어서,
상기 신뢰도 신호 생성부는,
상기 제2 계산 결과값을 제1 임계치(T)와 비교하여 제1 신뢰도 후보값을 산출하고, 상기 제2 계산 결과값을 제2 임계치(-T)와 비교하여 제2 신뢰도 후보값을 산출하며,
상기 제1 신뢰도 후보값 및 상기 제2 신뢰도 후보값을 이용하여 상기 신뢰도값을 산출하는 것을 특징으로 하는 보안 장치.According to claim 1,
The reliability signal generator,
A first reliability candidate value is calculated by comparing the second calculation result value with a first threshold value (T), and a second reliability candidate value is calculated by comparing the second calculation result value with a second threshold value (-T), ,
and calculating the reliability value by using the first reliability candidate value and the second reliability candidate value. 제6항에 있어서,
상기 신뢰도 신호 생성부는,
상기 제1 신뢰도 후보값 및 상기 제2 신뢰도 후보값을 OR 게이트에 입력하여 상기 신뢰도값을 산출하고, 산출된 상기 신뢰도값을 포함하는 상기 신뢰도 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 보안 장치.7. The method of claim 6,
The reliability signal generator,
The security device of claim 1, wherein the reliability value is calculated by inputting the first reliability candidate value and the second reliability candidate value to an OR gate, and the reliability signal including the calculated reliability value is generated. 제1항에 있어서,
상기 신뢰도 신호 생성부는,
상기 제2 계산 결과값을 절대값 처리하고, 절대값 처리된 제2 계산 결과값을 제1 임계치(T)와 비교한 결과값을 상기 신뢰도값으로 산출하여 상기 신뢰도 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 보안 장치.According to claim 1,
The reliability signal generator,
The second calculation result value is processed as an absolute value, and a result value of comparing the absolute value-processed second calculation result value with a first threshold value (T) is calculated as the reliability value to generate the reliability signal security device. 제1항에 있어서,
상기 보안 신호 생성부는,
상기 제2 계산 결과값의 부호 판단 결과가 양수인 경우 '1' 값으로 설정된 상기 보안 신호를 생성하고, 상기 제2 계산 결과값의 부호 판단 결과가 음수인 경우 '0' 값으로 설정된 상기 보안 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 보안 장치.According to claim 1,
The security signal generator,
When the sign determination result of the second calculation result value is positive, the security signal set to a '1' value is generated, and when the sign determination result of the second calculation result value is negative, the security signal set to a '0' value A security device, characterized in that it creates. 제1항에 있어서,
상기 최종 신호 판단부는,
상기 신뢰도 신호의 신뢰도값이 '1' 일 때의 보안 신호를 상기 최종 보안 신호로 출력하고, 상기 신뢰도 신호의 신뢰도값이 '0 일 때의 보안 신호를 폐기 처리하는 것을 특징으로 하는 보안 장치.According to claim 1,
The final signal determination unit,
A security device, characterized in that outputting a security signal when the reliability value of the reliability signal is '1' as the final security signal, and discarding the security signal when the reliability value of the reliability signal is '0'. 보안 장치에서 보안 신호를 처리하는 방법에 있어서,
제1 전압을 출력하는 제1 전압 출력 단계;
제2 전압을 출력하는 제2 전압 출력 단계; 및
상기 제1 전압 및 상기 제2 전압의 차이를 이용하여 보안 신호 및 신뢰도 신호를 생성하고, 상기 신뢰도 신호의 신뢰도값에 따라 최종 보안 신호를 출력하는 보안 신호 처리 단계를 포함하되,
상기 보안 신호 처리 단계는, 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압을 비교하여 제1 계산 결과값을 계산하는 제1 계산 처리 단계; 상기 제1 계산 결과값의 부호 판단을 위해 소정의 함수를 처리하여 제2 계산 결과값을 계산하는 제2 계산 처리 단계; 상기 제2 계산 결과값을 기 설정된 임계치와 비교하여 신뢰도값을 산출하고, 상기 신뢰도값을 포함하는 신뢰도 신호를 생성하는 신뢰도 신호 생성 단계; 상기 제2 계산 결과값의 부호를 판단하고, 부호 판단 결과에 따라 상기 보안 신호를 생성하는 보안 신호 생성 단계; 및 상기 신뢰도 신호 및 상기 보안 신호를 기반으로 최종 보안 신호를 출력하는 최종 신호 판단 단계를 포함하며,
상기 최종 신호 판단 단계는 상기 신뢰도 신호에 근거하여 상기 보안 신호의 신뢰도를 판단하고, 상기 신뢰도 판단 결과에 따른 상기 최종 보안 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 보안 신호 처리 방법.A method for processing a security signal in a security device, the method comprising:
a first voltage output step of outputting a first voltage;
a second voltage output step of outputting a second voltage; and
A security signal processing step of generating a security signal and a reliability signal by using the difference between the first voltage and the second voltage, and outputting a final security signal according to the reliability value of the reliability signal;
The security signal processing step may include: a first calculation processing step of calculating a first calculation result value by comparing the first voltage and the second voltage; a second calculation processing step of calculating a second calculation result value by processing a predetermined function to determine the sign of the first calculation result value; a reliability signal generating step of calculating a reliability value by comparing the second calculation result value with a preset threshold value, and generating a reliability signal including the reliability value; a security signal generating step of determining a sign of the second calculation result value and generating the security signal according to the sign determination result; and a final signal determination step of outputting a final security signal based on the reliability signal and the security signal,
The final signal determination step determines the reliability of the security signal based on the reliability signal, and the security signal processing method, characterized in that outputting the final security signal according to the reliability determination result. 삭제delete
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